玩具机器人的设计思路

xindishuzi

+ a8 H+ X( c4 |5 N& x' f* r* L    本产品是一款多功能玩具机器人，不仅能像普通四足机器人一样走动，还能在使用者的控制下收缩折叠成球形，在其内部装置驱动下自主滚动
& w( ]5 h: ]$ |1 M' r' f    一、功能特性
' \+ K; e/ q1 y7 ?7 N6 R* f    1. 外形方面：用球形结构代替目前市场上使用频繁的平板结构，并且对外壳材料进行了优化选择，借此提高产品的观赏性和人机交互时的舒适度，比如使用者能将产品像一个小球一样随身携带。
    2. 机动方面：产品既有靠四足交替运动前进的方式，又有利用自身的球形结构滚动前行的方式，这样，在地形比较平坦的地方可以靠滚动前行，在地形较复杂的地方可以用四足前行，借此可提高产品的机动能力。下面详述这两种运动形式及其实现方法。
    （1）四足运动  在此状态下，足作为球壳的一部分，从槽中伸出，并通过另外两个活动杆与球内部的轴相连，每个足有三组可活动的关节。其中足与腿之间的关节要承受较大的力与开合角度，因此采用轴—连杆—气动的方式连接，增强其稳定性；腿与腿，腿与底座之间均采用步进电机置于轴内，这样能显著节省球内空间，也能获得较大的灵活性。
    （2）惯性滚动  当四足收缩成球时，球体中央的立方体便充当驱动装置。该装置原理在参考国内外众多理论经验后，决定采用三轴陀螺仪结构，即位于球心轴向的电机带动飞轮做加速运动(角速度ω1=f(t)) ，而由于球体不稳定性，也会向着飞轮方向产生角加速度(角速度ω2=k＊Δf(t)/Δt)，从而带动球体径向滚动。据此，在x,y,z轴分别置入电机—飞轮结构，合理控制其差速器，便可实现Transglobe的各方向滚动以及自转。
- \6 m% ~2 ?1 N& G  _    二、创新点
$ y6 `: [0 S) J    1. 在外型上大胆采用球形，并在机械结构设计中融合了产品设计的部分原理，将工业设计专业知识运用到本产品中，使设计不再只是概念，而是真正能够面向市场，具有大众亲和力的产品。
    2. 本产品基于球面设计，大多数主体零部件均为曲面，建模装配过程更加复杂。小组同学也投入了数倍于人的时间，初步了解有关生产、加工工艺等知识后，将其作为首要因素之一调整模型。如腿足连接处的轴关节，不仅采用易拆卸的轴－挡圈结构，还考虑到原有聚碳酸酯（PC）耐磨与韧性方面的不足，偏心轮夹具设计3dsource.cn/manufacturing/detail/product1-BOOK130319174640373.html加入了一组低密度聚乙烯（LDPE）材质的塑料卡套，使其耐用性能更强。
    3. 将三轴陀螺仪原理巧妙运用到玩具中，让球体能够各方向滚动和自转，用简单的结构原理赋予玩具更多的可玩性。